Для определения дополнительного усилия давления или газа действующей щели пользуются средним значением давления, которое по опытным данным определяется:
При недостаточной герметичности конусного затвора дополнительное усилие от давления жидкости или газа в щели седла клапана войдет так же и в баланс сил при отрыве седла. В виду чего подобный клапан откроется при давлении ниже давления, полученного в выр 3. Разрыв в давлениях начала открытия конца закрытия клапана можно понизить. В частность контакт запора клапана с седлом по кромкам обеспечивается часто тем, что угла при затворах седла выполняются часто различными.
рис 6 а.б.
Площадь А, на которую действуют силы в начале открытия и закрытия клапана определяются площадью конуса. Распространены так же капаны со сферическим затвором рис б. Они обладают относительно небольшим сопротивлением рабочего тела 1.5 – 2 раза меньше чем с коническим затвором. Угол β обычно равен 90 гр. Площадь на которую действует давление рабочего тела является площадью сечения сферы по точкам ее контакта с седлом плоскостью перпендикулярной к оси клапана:
Рассмотренные выше клапаны могут применяться как в качестве предохранительные с эпизодическим действием, как и в качестве переливных, поддерживающих постоянное давление жидкости или газа в система, путем непрерывного отвода части жидкости в бак или сброса в атмосферу газа.
Расчетная схема переливного клапана:
В силу специфичности работы переливных клапанов, они обычно выполняются с плунжерным затвором. Величина h0 затвора окна, через которое жидкость перетекает в бак, должна быть несколько больше размаха осевых колебаний плунжера и его вибрации стен, чтобы он не ударялся о свою опору. Для демпфирования энерго колебаний, в клапане предусмотрено дроссельное отверстие а. Связь между давлениями на входе и выходе слива, а так же Q слива получим совместным решением следующих уравнений (гидродинамической силой и трением пренебрегаем).
Решив совместно эти уравнения получим:
Перепад давления в начале открытия сечения будет определяться:
P0=0.
В этом случае условие равновесия клапана будет иметь такой вид. Очевидно и в случае переливного клапана для получения более пологой кривой Pн=f(Qсл), т.е. для уменьшения влиянияQсл требуется снижать жесткость с и увеличивать проходное сечения клапана
После отрыва затвора от седла h>0. Появится в месте дросселирования жидкости гидродинамическая сила Pгд, стремящаяся закрыть клапан, т.е. действующая в том же направлении, что и усилие пружины. Эту силу можно рассматривать как дополнительную гидравлическую пружину с переменной жесткостью. Гидродинамическая сила представляет собой реакцию потока жидкости на затвор клапана и может достигать значения способного существенным образом изменить баланс действующих на него сил. В некоторых случаях усилие пружины составляет в этом балансе менее 50% общей силы, действующей на затвор. Осевая составляющая динамической силы по закону изменения движения имеет вид.
α/2 – угол отклонения потока от щели клапана.
Направление потока для распространенных клапанов углов конусности затвора при вершине практически совпадает с образующей конуса-затвора. В соответствии с этим угол α/2 может быть принят равным половине угла при вершине конуса затвора. Поскольку скорость на входе (v1) значительно меньше скорости на выходе, ей можно пренебречь.
Это давление увеличивается с подъемом клапана, поэтому в практике часто вводят с понятием жесткости пружины с, понятие гидродинмической жесткости.
Она так же как и жесткость пружины изменяется в широком диапазоне расходов, пропорционально открытию затвора и практически не зависит от перепада давления на затворе клапана. Суммируя гидродинамическую жёсткость с жесткостью пружины получим:
Гидродинамическая жесткость во многих случаях превышает (2 раза и более) жесткость пружины. В виду этого приращение усилия на клапане ∆Р значительно превышает ∆Рпр.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.